Schachtbauwerke – 40 Meter abwärts

Kreisrund müssen sie sein!

Auch die Auswahl geeigneter Schachtstandorte beeinflusste die Trassierung des Abwasserkanals Emscher. Die Schachtbauwerke dienen in der Bauphase als Start- und Zielorte für die Rohrvortriebsarbeiten. Sie sind zudem für den Anschluss der seitlichen Einleitungen beim Betrieb des Abwasserkanals Emscher erforderlich. Aus geotechnischen und statischen Gründen entschied man sich für kreisrunde Schachtbaugruben und -bauwerke. Die Abstände der Schächte wurden in der Entwurfs- und Genehmigungsphase bis 2006 auf maximal 600 Meter festgelegt. Bei einer späteren technischen Untersuchung zeigte es sich, dass auch Abstände von bis zu 1.200 Metern möglich sind. Möglich wurde dies durch die Weiterentwicklung des
Kanal-Inspektionssystems, nach dem sich die Abstände richten.

Insgesamt sollen für das Projekt Abwasserkanal Emscher 113 Schachtbauwerke errichtet werden. Sie haben einen Durchmesser von 6 bis 23 Metern und eine Tiefenlage von 10 bis 40 Meter.

Konstruktion gegen Auftrieb

Nach Abschluss der Vortriebsarbeiten werden die Baugrubenwände mit einer Innenschale aus Konstruktionsbeton verkleidet. Beim Einbau der Innenwände wird entweder an der Schachtsohle oder am Schachtkopf durch einen Kopfbalken eine tragfähige Verbindung zwischen dem Verbau (Bohrpfahlwand oder Schlitzwand) und dem eigentlichen Bauwerk geschaffen.
Der Grund für diese Konstruktion: Durch Aktivieren des Eigengewichtes des Verbaus sind die Schächte zusätzlich gegen Auftrieb bei hohen Grundwasserständen gesichert. Eine Wasserhaltung außerhalb des Schachtes, also eine Einrichtung, die in der Bauwerksumgebung zu einer Grundwasserabsenkung führt, muss daher weder während der Bauphase noch danach betrieben werden.

In der Betriebsphase werden die Schachtbauwerke auch als Einstieg für Inspektions- und Wartungsarbeiten genutzt. In der Regel gelangt das Wartungspersonal über mobile Transportsysteme in die Bauwerke.

Baugrubenherstellung – außen dicht, innen trocken

Bohrpfahl- und Schlitzwände: Dichtungen für die Baugrube

Die Baugruben für die Bauwerke müssen in Abhängigkeit von der örtlichen Geologie und den Grundwasserverhältnissen geplant werden. Beim Bau des Abwasserkanals Emscher werden Verbaue mit überschnittenen Bohrpfahlwänden oder bei großen Tiefen mit Schlitzwänden errichtet, die als wasserdichte Konstruktionen ausgeführt werden, damit die Baugrube trocken bleibt.

Liegen extreme Tiefen vor, wie bei den Pumpwerksbaugruben in Gelsenkirchen, Bottrop und Oberhausen, so können die Schlitzwände auch durch gestaffelte Bohrpfahlwände ersetzt werden. Die Durchmesser der Bohrpfähle liegen zwischen 80 und 180 Zentimeter, die Wandstärken der Schlitzwände betragen 80 bis 120, am Pumpwerk Oberhausen bis zu 200 Zentimeter.

Nach der Herstellung der Baugrubenverbaue wird die Baugrube ausgehoben. Das Lösen der Erdmassen erfolgt über Hydraulikbagger, ihre Förderung erfolgt mittels Schüttmulden und Kran, Seilbagger oder Teleskopbagger.

Entspannungsbrunnen leiten Wasserdruck ab

Durch die druckwasserdichten Verbau- und Sohlenkonstruktionen werden aufwendige und die Umgebung beeinflussende Grundwasserabsenkungen vermieden. Nur eine Restwasserhaltung innerhalb der Schachtbaugruben muss vorgenommen werden. Während der Aushubarbeiten sorgen Entspannungsbrunnen innerhalb des Verbaues dafür, dass es trocken bleibt und die Aushubsohle nicht aufbricht. Hat man die Aushubsohle erreicht, so wird eine Kiesschicht eingebaut, über die der Wasserdruck zwei bis drei Entspannungsbrunnen zugeleitet wird. Danach wird die Bauwerkssohle betoniert und die Entspannungsbrunnen werden auf die hydrostatisch erforderliche Höhe oberhalb der Sohle geführt.

Der Baugrubenverbau wird so tief in die weitgehend dichte Gesteinsschicht des Mergels eingebracht – in der Regel drei Meter –, dass das seitliche Zuströmen von Grundwasser in den Raum unterhalb der Baugrubensohle nahezu verhindert wird.